基于金屬納米復(fù)合材料電化學(xué)傳感器的研究及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-03-03 04:36
隨著生活水平的不斷提高,人們開始越來越關(guān)注環(huán)境和健康問題。2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是一類應(yīng)用廣泛的硝基芳香族化合物,它的爆炸殘留物會(huì)對(duì)對(duì)生物和環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此,對(duì)于爆炸現(xiàn)場環(huán)境中痕量TNT的殘留分析很有必要?箟难幔ˋA)是對(duì)人體健康有著巨大影響但人體自身又不能合成的一種維生素,需要從外界進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)AA在人體中含量異常時(shí),往往會(huì)導(dǎo)致一些身體疾病的出現(xiàn)。因此,對(duì)AA進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測能實(shí)現(xiàn)對(duì)一些疾病提早發(fā)現(xiàn)、提早診斷和提早治療。近年來,電化學(xué)傳感技術(shù)對(duì)修飾材料的要求越來越高,為了使金屬納米材料滿足所需的靈敏度和檢測限等要求,因此需要對(duì)其進(jìn)行改性,得到金屬納米復(fù)合材料。本論文金屬納米復(fù)合材料的制備為基礎(chǔ),并將其用于TNT和AA的測定。具體內(nèi)容如下:(1)通過一步電化學(xué)聚合和一步電化學(xué)沉積將糠醛膜和銅納米顆粒修飾到玻碳電極表面,并用該傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)TNT的高靈敏檢測。實(shí)驗(yàn)探究了電化學(xué)聚合過程中聚合圈數(shù)和電化學(xué)沉積過程中沉積電位、沉積時(shí)間對(duì)修飾電極形貌和檢測性能的影響。實(shí)驗(yàn)還探究了掃速、富集時(shí)間、富集電位和待測液p H等條件對(duì)TNT電化學(xué)響應(yīng)的影響。在最佳的電極制備條件和檢...
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:67 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
TNT的結(jié)構(gòu)式Fig.1-1ChemicalstructureofTNT
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2印跡檢測、非還原間接檢測和電化學(xué)還原檢測。1.1.2.1分子印跡檢測分子印跡法檢測TNT的原理是在聚合物膜上產(chǎn)生大量的TNT分子識(shí)別位點(diǎn),當(dāng)TNT分子特異性地重新結(jié)合到識(shí)別位點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生能被檢測到的變化的電化學(xué)信號(hào)(電流,電勢等)。基于高比表面積、高電導(dǎo)率和聚苯胺的氧化還原特性等特點(diǎn),王澤豐課題組[11]在玻碳電極表面整合了石墨烯納米片、聚苯胺和TNT模板分子,形成分子印跡聚合物膜,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)TNT的高特異性檢測,如圖1-2所示。Faezeh和他的搭檔[12]將分子印跡技術(shù)與適配體體識(shí)別技術(shù)相結(jié)合,MIP空腔與嵌入的適配體體由于協(xié)同作用,其對(duì)TNT的識(shí)別能力優(yōu)于單獨(dú)的適配體,因此該技術(shù)可用于TNT的高選擇傳感。圖1-2分子印跡檢測TNT示意圖[11]Fig.1-2DiagramofmolecularimprintingdetectionofTNT[11]1.1.2.2非還原間接檢測TNT的非還原間接檢測的機(jī)制不是由于硝基在電極上的還原,而是由于檢測物的加入而引起電極上或電解液中的其他物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電化學(xué)信號(hào)變化。張柏順課題組[13]提供了一種檢測TNT的新策略。他們通過電化學(xué)聚合將聚苯胺修飾到AuNPs/CNTs/GCE表面,TNT的加入可以觀察到聚苯胺氧化峰電流的減少,這主要是由于缺電子的TNT和富電子的聚苯胺的結(jié)合可以顯著影響極化子在聚苯胺上的轉(zhuǎn)化和遷移,而通過觀測聚苯胺氧化峰電流的減少量可靈敏檢測出溶液中痕量TNT的濃度。Faezeh等[2]使用如圖1-3所示的電極修飾步驟,通過監(jiān)測電解質(zhì)溶液中蘆丁的電化學(xué)
第一章緒論3信號(hào)變化,達(dá)到超靈敏檢測TNT的目的,檢測限低至0.33fmol·L-1。圖1-3非還原間接檢測TNT示意圖[2]Fig.1-3Diagramofnon-reductionindirectdetectionofTNT[2]1.1.2.3電化學(xué)還原檢測TNT的電化學(xué)還原檢測機(jī)理是基于將TNT苯環(huán)上的硝基電化學(xué)還原成氨基或羥氨基,從而產(chǎn)生可被檢測的電流變化。這種類型的傳感器的傳感性能的優(yōu)劣主要取決于電極修飾材料,該類電極修飾材料通常具有粘附硝基炸藥,吸附大量TNT分子或?qū)NT具有良好的電化學(xué)還原能力的優(yōu)點(diǎn)。Sopha等人[14]通過在玻璃碳糊基板上鍍一層鉍膜,利用鉍膜對(duì)TNT良好粘附性的特點(diǎn),通過吸附陰極溶出伏安法測定TNT濃度,在對(duì)工作條件進(jìn)行優(yōu)化后,修飾電極表現(xiàn)出優(yōu)異的線性范圍和檢測限。Seah等人[15]通過滴涂法將石墨烯和氫化石墨烯沉積到玻碳電極表面,他們發(fā)現(xiàn)石墨烯修飾的玻碳電極比氫化石墨烯修飾的玻碳電極具有更高的靈敏度,文中對(duì)該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,他們認(rèn)為這可能是由于石墨烯比氫化石墨烯擁有更多的芳環(huán),從而石墨烯對(duì)TNT分子有更大的吸附量,最終導(dǎo)致石墨烯作為電極修飾材料時(shí)檢測性能更好,這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于將石墨烯基碳材料用于爆炸物檢測具有重要意義。曾偉[16]等人通過一鍋法合成了負(fù)載有鈀納米花的碳納米管-石墨烯納米片納米復(fù)合材料,并將其修飾到絲網(wǎng)印刷電極表面,用于檢測TNT,如圖1-4所示。鈀納米花的引入顯著提高了修飾電極的對(duì)TNT的電化
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]納米羥基磷灰石修飾碳糊電極(nHAP-CPE)差分脈沖溶出伏安法檢測水中鉛、鎘的研究[J]. 杜軍,朱彧,周海燕,張志勇,徐旸. 環(huán)境與發(fā)展. 2019(10)
[2]抗壞血酸在石墨烯修飾金屬有機(jī)骨架-離子液體-碳糊電極上的電化學(xué)行為及其測定[J]. 羅貴鈴,牛燕燕,孫碧,謝慧,李曉燕,李冰航,孫偉. 海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(03)
[3]紫外分光光度法測定野生酸棗中維生素C的含量[J]. 李小梅,章斌,葉群麗. 山西化工. 2018(04)
[4]新型紫外可見光法測定沙田柚中維生素C的含量[J]. 羅志輝,陳麗娜,陳冠丹,韋慶敏,李娜. 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào). 2018(10)
[5]不同酸提取對(duì)維生素C測定結(jié)果的影響[J]. 徐新娟,孫海燕,李勇超,付聰聰,馮洋洋. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2016(18)
[6]高效液相色譜法同時(shí)測定水果蔬菜中L-抗壞血酸、D-異抗壞血酸、脫氫抗壞血酸及總維生素C的含量[J]. 楊媛,馮曉元,石磊,楊軍軍,張瑩瑩,張開春. 分析測試學(xué)報(bào). 2015(08)
[7]橙皮中維生素C的提取及含量測定[J]. 王金貴,王永寧,馬蘭玉. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2010(14)
[8]巰基自組裝修飾恒電位共價(jià)鍵合法固定基因電化學(xué)傳感器的制備與表征[J]. 李清軍,焦奎,孫偉,胡軒. 青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(03)
[9]化學(xué)修飾電極的研究 Ⅴ.鐵卟啉修飾電極對(duì)氧的催化還原[J]. 董紹俊,許莉娟,馬躍. 化學(xué)學(xué)報(bào). 1983(09)
[10]化學(xué)修飾電極[J]. 董紹俊. 化學(xué)通報(bào). 1981(12)
碩士論文
[1]電化學(xué)輔助制備金屬有機(jī)骨架膜及其氣體分離性能研究[D]. 周勝.華南理工大學(xué) 2018
本文編號(hào):3060616
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:67 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
TNT的結(jié)構(gòu)式Fig.1-1ChemicalstructureofTNT
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2印跡檢測、非還原間接檢測和電化學(xué)還原檢測。1.1.2.1分子印跡檢測分子印跡法檢測TNT的原理是在聚合物膜上產(chǎn)生大量的TNT分子識(shí)別位點(diǎn),當(dāng)TNT分子特異性地重新結(jié)合到識(shí)別位點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生能被檢測到的變化的電化學(xué)信號(hào)(電流,電勢等)。基于高比表面積、高電導(dǎo)率和聚苯胺的氧化還原特性等特點(diǎn),王澤豐課題組[11]在玻碳電極表面整合了石墨烯納米片、聚苯胺和TNT模板分子,形成分子印跡聚合物膜,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)TNT的高特異性檢測,如圖1-2所示。Faezeh和他的搭檔[12]將分子印跡技術(shù)與適配體體識(shí)別技術(shù)相結(jié)合,MIP空腔與嵌入的適配體體由于協(xié)同作用,其對(duì)TNT的識(shí)別能力優(yōu)于單獨(dú)的適配體,因此該技術(shù)可用于TNT的高選擇傳感。圖1-2分子印跡檢測TNT示意圖[11]Fig.1-2DiagramofmolecularimprintingdetectionofTNT[11]1.1.2.2非還原間接檢測TNT的非還原間接檢測的機(jī)制不是由于硝基在電極上的還原,而是由于檢測物的加入而引起電極上或電解液中的其他物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電化學(xué)信號(hào)變化。張柏順課題組[13]提供了一種檢測TNT的新策略。他們通過電化學(xué)聚合將聚苯胺修飾到AuNPs/CNTs/GCE表面,TNT的加入可以觀察到聚苯胺氧化峰電流的減少,這主要是由于缺電子的TNT和富電子的聚苯胺的結(jié)合可以顯著影響極化子在聚苯胺上的轉(zhuǎn)化和遷移,而通過觀測聚苯胺氧化峰電流的減少量可靈敏檢測出溶液中痕量TNT的濃度。Faezeh等[2]使用如圖1-3所示的電極修飾步驟,通過監(jiān)測電解質(zhì)溶液中蘆丁的電化學(xué)
第一章緒論3信號(hào)變化,達(dá)到超靈敏檢測TNT的目的,檢測限低至0.33fmol·L-1。圖1-3非還原間接檢測TNT示意圖[2]Fig.1-3Diagramofnon-reductionindirectdetectionofTNT[2]1.1.2.3電化學(xué)還原檢測TNT的電化學(xué)還原檢測機(jī)理是基于將TNT苯環(huán)上的硝基電化學(xué)還原成氨基或羥氨基,從而產(chǎn)生可被檢測的電流變化。這種類型的傳感器的傳感性能的優(yōu)劣主要取決于電極修飾材料,該類電極修飾材料通常具有粘附硝基炸藥,吸附大量TNT分子或?qū)NT具有良好的電化學(xué)還原能力的優(yōu)點(diǎn)。Sopha等人[14]通過在玻璃碳糊基板上鍍一層鉍膜,利用鉍膜對(duì)TNT良好粘附性的特點(diǎn),通過吸附陰極溶出伏安法測定TNT濃度,在對(duì)工作條件進(jìn)行優(yōu)化后,修飾電極表現(xiàn)出優(yōu)異的線性范圍和檢測限。Seah等人[15]通過滴涂法將石墨烯和氫化石墨烯沉積到玻碳電極表面,他們發(fā)現(xiàn)石墨烯修飾的玻碳電極比氫化石墨烯修飾的玻碳電極具有更高的靈敏度,文中對(duì)該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,他們認(rèn)為這可能是由于石墨烯比氫化石墨烯擁有更多的芳環(huán),從而石墨烯對(duì)TNT分子有更大的吸附量,最終導(dǎo)致石墨烯作為電極修飾材料時(shí)檢測性能更好,這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于將石墨烯基碳材料用于爆炸物檢測具有重要意義。曾偉[16]等人通過一鍋法合成了負(fù)載有鈀納米花的碳納米管-石墨烯納米片納米復(fù)合材料,并將其修飾到絲網(wǎng)印刷電極表面,用于檢測TNT,如圖1-4所示。鈀納米花的引入顯著提高了修飾電極的對(duì)TNT的電化
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]納米羥基磷灰石修飾碳糊電極(nHAP-CPE)差分脈沖溶出伏安法檢測水中鉛、鎘的研究[J]. 杜軍,朱彧,周海燕,張志勇,徐旸. 環(huán)境與發(fā)展. 2019(10)
[2]抗壞血酸在石墨烯修飾金屬有機(jī)骨架-離子液體-碳糊電極上的電化學(xué)行為及其測定[J]. 羅貴鈴,牛燕燕,孫碧,謝慧,李曉燕,李冰航,孫偉. 海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(03)
[3]紫外分光光度法測定野生酸棗中維生素C的含量[J]. 李小梅,章斌,葉群麗. 山西化工. 2018(04)
[4]新型紫外可見光法測定沙田柚中維生素C的含量[J]. 羅志輝,陳麗娜,陳冠丹,韋慶敏,李娜. 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào). 2018(10)
[5]不同酸提取對(duì)維生素C測定結(jié)果的影響[J]. 徐新娟,孫海燕,李勇超,付聰聰,馮洋洋. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2016(18)
[6]高效液相色譜法同時(shí)測定水果蔬菜中L-抗壞血酸、D-異抗壞血酸、脫氫抗壞血酸及總維生素C的含量[J]. 楊媛,馮曉元,石磊,楊軍軍,張瑩瑩,張開春. 分析測試學(xué)報(bào). 2015(08)
[7]橙皮中維生素C的提取及含量測定[J]. 王金貴,王永寧,馬蘭玉. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2010(14)
[8]巰基自組裝修飾恒電位共價(jià)鍵合法固定基因電化學(xué)傳感器的制備與表征[J]. 李清軍,焦奎,孫偉,胡軒. 青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(03)
[9]化學(xué)修飾電極的研究 Ⅴ.鐵卟啉修飾電極對(duì)氧的催化還原[J]. 董紹俊,許莉娟,馬躍. 化學(xué)學(xué)報(bào). 1983(09)
[10]化學(xué)修飾電極[J]. 董紹俊. 化學(xué)通報(bào). 1981(12)
碩士論文
[1]電化學(xué)輔助制備金屬有機(jī)骨架膜及其氣體分離性能研究[D]. 周勝.華南理工大學(xué) 2018
本文編號(hào):3060616
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